8h30 hagen kochetal integrated electricity generation pdfx

Geração integrada de eletricidade como alternativa para melhoria da vazão ecológica no sub- médio e baixo da bacia do Rio São Francisco

I Simpósio da Bacia Hidrográfica do São Francisco Juazeiro- BA, 05 a 09 de junho de 2016 H. Koch*; A.L.C. Silva°; J.R.G. de Azevedo°; W.M. de Souza#; J. Köppel◊; C.B.S. Junior◊; F.F. Hattermann* *Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK), Germany °Federal University of Pernambuco, Recife (UFPE), Brasil #Federal Rural University of Pernambuco, Garanhuns (UFRPE), Brasil ◊Berlin University of Technology, Berlin (TUB), Germany

Estrutura

1. Introdução 2. Dados usados 3. Métodos 4. Cenários 5. Resultados e discussões 6. Conclusões

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Introdução: Vazões do Baixo São Francisco

Efeito dos reservatórios

Vazão natural: vazão medida – (efeito dos reservatórios+uso da água)

Dados: ONS (http://www.ons.org. br/) 3

Introdução: Vazões do Baixo São Francisco – Hidrogramas Ambientais (AIHA*)

*Avaliação dos Impactos Hidrológicos da Implantação do Hidrograma Ambiental, Baixo trecho do rio São Francisco 4

Introdução: Velocidade do vento Estação Petrolina/PE (EMBRAPA 82983)

Velocidade do vento [m/s] Mês médias mensais; período 1964- 2010 5

Introdução: Desenvolvimento histórico de eletricidade – demanda, geração (hidráulica, térmica, eólica) e importação (NE Brasil)

Fonte: ONS (2016): Histórico da Operação. Operador Nacional do Sistema Elétrico, http://www.ons.org.br/home/index.aspx 6

Dados: Velocidade do vento, altitude 50 m (NE Brasil)

Fonte: CEPEL (2004): Centro de Pesquisa de Energia Elétrica/Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil Dados de vento do Brasil (10 km) - média anual do potencial eólico a 50m; velocidade do vento 7 em m/s

Dados: Velocidade do vento, altitude 10 m (intervalos de 3 horas)

Petrolina/PE (PCD 32475; 05/2001/ 12/2015) Floresta/PE (PCD 32026; 05/2002/ 12/2014) Belem de Sao Francisco/PE (PCD 31935; 08/2005/ 12/2015) IrecĂŞ/BA (PCD 32546; 01/2001/ 12/2015) 8

MÊtodos: Relação Velocidade do vento x Fator de Capacidade (altura da turbina 100 m)

Fator de Capacidade [%] Velocidade do vento a altura da turbina [m/s]

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Métodos: Perfil logarítmico do vento

...para calcular a velocidade do vento para a turbina - altura do anemômetro = 10 m - altura da turbina = 100 m

VH= VM (ln(H/z0) / ln(M/z0)) VM = velocidade do vento na altura do anemômetro (m), M = altura do anemômetro (m), H = altura da turbina (m), VH = velocidade do vento altura da turbina H (m/s), z0 = comprimento de rugosidade (m)

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Métodos: Geração eólica - Fator de Capacidade (NE Brasil)

observação: MME, 2012: Boletim Mensal de Monitoramento do Sistema Elétrico Brasileiro - Janeiro/2012 & ONS, 2016: GERAÇÃO EÓLICA VERIFICADA NO SUBSISTEMA NORDESTE 2015 - NT 0024/2016.

simulação: Fator de Capacidade calculado usando dados do velocidade do vento das estações Petrolina/PE (PCD 32475) e Irecê/BA (PCD 32546)

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Cenários: Desenvolvimento histórico de eletricidade – demanda, geração (hidráulica, térmica, eólica) e importação (NE Brasil)

Fonte: ONS (2016): Histórico da Operação. Operador Nacional do Sistema Elétrico, http://www.ons.org.br/home/index.aspx 12

Cenários: Dados de entrada para os cenários (demanda 1- 3)

200 1

200 2

200 3

200 4

200 5

200 6

200 7

200 8

200 9

201 0

Ano Geração eólica, velocidade de vento, obse obse obse obse obse obse obse obse obse obse intervalos de rrrrrrrrrr3 horas (2001- vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã vaçã 2010) o o o o o o o o o o Geração hidráulica, ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS ONS 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; 1; vazão e dados climaticos, Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat Wat diário ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 ch2 Demanda 1; demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 mês 3 4 5 3 4 5 3 4 5 3 2; Sobradinho (dados de afluência): ONS (http://www.ons.org.br/) 1)Demanda Reservatório demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 4 e precipitação 5 3 (reservatórios): 4 5 3 4 5 3 4 2)mês Evaporação potencial dados diários (WATCH-project, Demanda 3; até 2010; http://www.eu-watch.org/) demanda por 201 201 201 201 201 201 201 201 201 201 mês 5 3 4 5 3 4 5 3 4 5 13

Cenários: Dados de entrada para os cenários

Tipo de geração instalada

Quota (inst.)

Fator de Capacidade (longo prazo)

Quota Hidro SF°:

9835 MW

48%

60%

5901 MW

30%

40%

2480 MW

22%

70%

3080 MW

51% Eólica NE:

6200 MW 22%

Termo NE:

4400 MW

27% MW) Itaparica (1500 MW) ° Sobradinho (1050 Apolônio Sales (400 MW) Paulo Afonso 1 (180 MW) Paulo Afonso 2 (445 MW) Paulo Afonso 3 (800 MW) 20435 MW 100% 56% 11461 MW 100% Paulo Afonso 4 (2460 MW) Xingó (3000 MW)

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Cenários: Procedimento do cálculo

Tipo de geração instalada

Quota (inst.)

Fator de Capacidade (longo prazo)

Quota Hidro SF:

9835 MW

48%

60%

5901 MW

51% Eólica NE:

6200 MW

30%

40%

2480 MW

22% Termo NE:

4400 MW 22% 70% 3080 MW Armazenamento 27% Eólica não possível 20435 MW 100% 56% 11461 MW Hidro possível (perdas: evaporação,

100%

infiltração,…)

Termo

possível (sem perdas)

15

Cenários: Procedimento do cálculo

Tipo de geração instalada

Quota (inst.)

Fator de Capacidade (longo prazo)

Quota Hidro SF:

9835 MW

48%

60%

5901 MW

51% Eólica NE:

6200 MW

30%

40%

2480 MW

22% Termo NE: 4400 MW 22% 70% 3080 MW 1. Calculo do fator de capacidade para geração eólica usando dados do 27% velocidade do vento das estacões Petrolina/PE (PCD 32475) e Irecê/BA (PCD 32546) 20435 MW 100%

11461 MW

100%

2. Calculo da demanda para geração hidráulica: (demanda *0.73) - geração eólica 3. Calculo da geração hidráulica dos usinas hidrelétricas depende da demanda (observando descargas mínimas) – foi usado o módulo dos reservatórios do modelo SWIM

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Resultados: volume do reservatรณrio Sobradinho

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Resultados: Geração eólica e hidráulica para o cenário demanda 1 Ano Demanda 1; demanda por mês

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2013

2014

2015

2013

2014

2015

2013

2014

2015

2013

18

Resultados: balanços para os cenários de demanda (1- 3)

capacidade térmica instalada (NE Brasil, 4400 MW)

19

Resultados: descarga do reservatĂłrio Sobradinho e Hidrogramas Ambientais

mĂŠdias mensais; perĂ­odo 2001- 2010

20

Resultados: descarga do reservatório Itaparica e Hidrogramas Ambientais

médias mensais; período 2001- 2010

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Conclusões

• A geração de energia eólica - culminando na estação seca - pode ajudar a alcançar um regime de vazão mais ecológica no submédio e baixo do rio São Francisco • Descargas maiores de reservatórios durante a estação chuvosa e descargas menores durante a estação seca - representando um regime de fluxo mais natural - estão levando à geração de energia hidrelétrica reduzida na estação seca • A demanda da electricidade só pode ser parcialmente coberta pela energia eólica e hidrelétrica - Uma grande parte precisa ser gerada por centrais térmicas ou ser importadas de outras regiões • É necesário o aumento da capacidade instalada para geração de energia eólica => é necessário analisar os impactos sociais e ambientais no planejamento de novos parques eólicos 22

OBRIGADO PELA ATENÇÃO!

hagen.koch@pik- potsdam.de

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Dados: Velocidade do vento, altitude 10 m (intervalos de 3 horas)

Petrolina/PE (PCD 32475; 05/2001/ 12/2015) Floresta/PE (PCD 32026; 05/2002/ 12/2014) Belem de Sao Francisco/PE (PCD 31935; 08/2005/ 12/2015) IrecĂŞ/BA (PCD 32546; 01/2001/ 12/2015) 24

Resultados: Geração eólica e hidráulica para o cenário demanda 1 Ano Demanda 1; demanda por mês

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2013

2014

2015

2013

2014

2015

2013

2014

2015

2013

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Resultados: balanรงos para os cenรกrios de demanda (1- 3)

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